科學家利用DNA構建有電子特性的石墨烯納米結構
據物理學家組織網近日報道,美國麻省理工學院和哈佛大學的科學家,利用DNA構建出具有獨特電子特性的石墨烯納米結構,向大規(guī)模生產石墨烯電子芯片邁出了非常重要的一步。該研究成果發(fā)表在近期《自然·通訊》雜志上。 科學家通過控制DNA序列,操縱分子形成不同折疊形狀的DNA納米結構,以此為模板,可以進而控制無機材料的納米結構,從而在一個碳原子厚的石墨烯片上形成不同的納米級圖案。 這些DNA納米結構是采用一種名為DNA單鏈片的方法在實驗室開發(fā)出來的。這種人工合成的DNA單鏈片有點像兒童玩具,每個單鏈片可以與四個特定的結構相結合,環(huán)環(huán)相扣,進而可以形成指定形狀的DNA納米結構。目前研究人員利用這種DNA單鏈片可以構造出100多種復雜的納米級別的圖案。 由于DNA曝露在陽光和氧氣下會發(fā)生降解,并會與其他分子發(fā)生反應,因此不是理想的材料。研究人員遂將編碼的DNA結構信息轉移到更為穩(wěn)定的石墨烯上去。首先,研究人員利用氨基比林將DNA固定在石墨烯的表面,然后在DNA的表面涂上銀,再在銀上面沉淀金。分子表面覆蓋了黃金后,就可形成穩(wěn)定的金屬化的DNA,利用等離子體蝕刻技術,可以除掉未被覆蓋的石墨烯,形成與DNA原始形狀相同的石墨烯結構,最后再利用氰 化鈉去除金屬化的DNA。 研究小組利用這種技術創(chuàng)建了很多種形狀,包括環(huán)和絲帶等。他們發(fā)現,盡管大多數的結構信息沒有發(fā)生變化,但在DNA金屬化的過程中會損失一些結構信息,因此該技術不如電子束光刻技術精確。但利用電子束光刻技術構建石墨烯納米結構,成本高、耗時長、難于規(guī)模化生產。 |